CN116793733A - 板材取样装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材取样装置及其使用方法，该取样装置包括板材切割单元和托板组，在托板组的下方设有样板收集区，托板组包括沿板材运行方向依次布置的第一托板和第二托板，两块托板均可转动地布置在板材切割单元的下方，两块托板分别连接有摆动驱动机构从而均具有适于承托板材的承托位以及相对于承托位下摆的避让位，第一托板的下摆方向为逆时针方向，第二托板的下摆方向为顺时针方向。本发明可以兼顾板材头部和尾部取样的需求，板材取样装置结构简单、操作方便，但能获得较高的作业可靠性。

Description

板材取样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种板材取样装置及其使用方法。

背景技术

对于高强钢成品钢板，兼具在线取样及分切功能的切割装置较为少见，为满足产品取样或定尺分切的需求，可以采用机械剪或线外手动火焰切割的方法。线外手动火焰切割的方法效率低，且切割断口差、断口热影响区大，一般不可取；而机械剪切的方法对于高强钢板，主要存在以下问题：

(1)对于强度1500MPa及以上的高强钢板，若采用机械剪，剪刃材质本身强度不足，剪切时剪刃在大冲击载荷下容易断裂，无法连续稳定剪切；

(2)传统机械剪，切割断口容易出现粗糙度大、挂渣、塌边等质量问题；

(3)对于连续运行的钢板，传统切割工艺一般采用切割带头，或辊道传动配合编码器的方式进行头部定位，然后进行定尺分切；前者成材率低，影响生产节奏；后者定尺精度一般达不到要求；

(4)传统切割工艺采用固定剪刃，若钢板出现跑偏，则定尺分切钢板的直角度无法满足产品需求；

(5)传统切割工艺采用固定剪刃，对于定位后的钢板，只能采取一次性横切，无法满足部分异形切割要求；

(6)传动切割工艺只能进行钢板头部或尾部取样，无法同时兼顾头部和尾部取样功能。

发明内容

本发明涉及一种板材取样装置及其使用方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种板材取样装置，包括板材切割单元和托板组，在所述托板组的下方设有样板收集区，所述托板组包括沿板材运行方向依次布置的第一托板和第二托板，两块托板均可转动地布置在所述板材切割单元的下方，两块托板分别连接有摆动驱动机构从而均具有适于承托板材的承托位以及相对于承托位下摆的避让位，其中，所述第一托板的下摆方向为逆时针方向，所述第二托板的下摆方向为顺时针方向。

作为实施方式之一，所述板材切割单元的作用位置位于所述第一托板与所述第二托板之间。

作为实施方式之一，所述板材切割单元包括切割设备以及用于驱动所述切割设备在水平面内活动的水平驱动机构；所述托板组还包括用于驱动两块托板相对于所述切割设备进行X向随动的随动驱动机构。

作为实施方式之一，所述第一托板和/或所述第二托板采用带传动的皮带轮结构。

作为实施方式之一，在所述样板收集区设有样板收集槽。

作为实施方式之一，在所述样板收集区还设有送样轨道，所述样板收集槽活动设置在所述送样轨道上。

作为实施方式之一，该板材取样装置还包括入口输送单元和出口输送单元，所述入口输送单元和所述出口输送单元分列于所述托板组的上下游。

作为实施方式之一，所述入口输送单元和/或所述出口输送单元配置有板材监测机构，所述板材监测机构包括用于对板材进行计长的计长模块、用于检测板材端部位置的端部检测模块以及视觉检测模块中的至少一种。

本发明还涉及上述板材取样装置的使用方法，包括：

需要对板材头部取样时，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材切割操作，在板材头部取样切断后，所述第二托板摆下，使样板掉入下面的样板收集区；

需要对板材尾部取样时，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材切割操作，在板材尾部取样切断后，所述第一托板摆下，使样板掉入下面的样板收集区；

需要对板材进行定尺分切时，将板材输送至板材取样装置处，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材的定尺分切操作。

作为实施方式之一，上述使用方法还包括：

在进行切割前，对板材进行定位，其中，采用主线输送通道对板材进行初步定位，再使所述板材切割单元中的切割设备沿X向平移进行精确定位。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的板材取样装置，在板材切割单元下方设置托板组，在进行板材取样切割、定尺分切等操作时，两块托板摆上可以托住断口，保证相关操作的可靠性和安全性；尤其地，通过对两块托板的摆动方向的设计，可以兼顾板材头部和尾部取样的需求，具体地，在板材头部取样切断后，第二托板摆下，样板可以通过自重掉入下面的样板收集区，在板材尾部取样切断后，第一托板摆下，样板可以通过自重掉入下面的样板收集区，可见，上述板材取样装置结构简单、操作方便，但能获得较高的作业可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的板材取样装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提供一种板材取样装置，包括板材切割单元和托板组，在所述托板组的下方设有样板收集区，所述托板组包括沿板材运行方向依次布置的第一托板21和第二托板22，两块托板均可转动地布置在所述板材切割单元的下方，两块托板分别连接有摆动驱动机构从而均具有适于承托板材的承托位以及相对于承托位下摆的避让位，其中，所述第一托板21的下摆方向为逆时针方向，所述第二托板22的下摆方向为顺时针方向。

在其中一个实施例中，上述板材切割单元采用激光切割方式或等离子切割方式，能高效地实现钢板等板材的切割，对于任意强度的高强钢板也能胜任；且切割断口无挂渣、塌边缺陷，因此能保证切割后的板材质量(对于高强钢，断口表面粗糙度可达到≤Ra12.5)。

优选地，上述板材切割单元包括切割设备1以及用于驱动所述切割设备1在水平面内活动的水平驱动机构；对于激光切割方式或等离子切割方式，相应地，上述切割设备1包括切割头11。其中，上述水平驱动机构能够驱动切割设备1产生X向位移和Y向位移，能保证切割作业的可靠性和准确性，即便板材出现跑偏等情况，上述切割设备1也能在预设的切割位置进行切割，而且上述切割设备1还能满足异形切割要求。

进一步地，上述板材切割单元还可包括竖向驱动机构，用于驱动切割设备1产生Z向位移。

上述水平驱动机构和竖向驱动机构包括但不限于采用伺服电机+传动机构的驱动方式，传动机构例如可以是丝杆机构等。

优选地，如图1，上述板材切割单元还包括压板机构12，该压板机构12包括压板以及用于驱动压板升降的升降驱动结构；在切割时，通过压板压住切割缝两侧，可以较好地防止板材断口处由于应力释放而出现回弹的情况。其中，通过一侧压板与第一托板21配合、另一侧压板与第二托板22配合，能够稳定性地夹紧板材，相应地能够提高切割精度和切割质量。可以为压板的升降运动配置导向结构，以提高其升降运动的平稳性；该导向结构可以采用导向套-导向柱配合的方式；进一步地，在导向柱上套设缓冲弹簧，压板压紧在板材表面时，缓冲弹簧被进一步挤压，可以起到缓冲减振作用，同时也能保证压板的压紧效果，当板材切断反弹时，可有效放慢板材的反弹速度。

在其中一个实施例中，所述板材切割单元的作用位置位于所述第一托板21与所述第二托板22之间，可以便于板材的切割以及样板的收集；具体地说，通过第一托板21和第二托板22平稳地托住板材时，能保证板材切割质量，同时也能避免激光束或等离子束等对托板造成损伤，而通过对应侧托板的下摆，可以便于样板的收集，例如样板在自重作用下自然下落。

优选地，如图1，上述板材取样装置还包括外框架4，上述板材切割单元安装在该外框架4上；第一托板21和第二托板22也可通过支座等安装在该外框架4上或者直接与该外框架4可转动连接，摆动驱动机构也可安装在该外框架4上。该外框架4可采用钢结构，其优选为设计成密闭壳体结构，可以阻隔切割产生的烟尘、噪音以及灼眼的光源。

对于高强钢等板材的处理，上述板材取样装置优选为是在线布置在板材生产线上的；上述第一托板21和第二托板22处于承托位时，优选为与板材运行通道相匹配，例如与过钢线等高，便于板材水平地输送；在板材穿带/甩尾等过程中，第一托板21和第二托板22也可以较好地承托板材，提高板材生产的可靠性。

本实施例提供的板材取样装置，在板材切割单元下方设置托板组，在进行板材取样切割、定尺分切等操作时，两块托板摆上可以托住断口，保证相关操作的可靠性和安全性；尤其地，通过对两块托板的摆动方向的设计，可以兼顾板材头部和尾部取样的需求，具体地，在板材头部取样切断后，第二托板22摆下，样板可以通过自重掉入下面的样板收集区，在板材尾部取样切断后，第一托板21摆下，样板可以通过自重掉入下面的样板收集区，可见，上述板材取样装置结构简单、操作方便，但能获得较高的作业可靠性。

优选地，所述托板组还包括用于驱动两块托板相对于所述切割设备1进行X向随动的随动驱动机构。基于该设计，可以保证托板组与切割设备1之间的X向相对位置保持不变，尤其是当切割位置处于第一托板21与第二托板22之间时。其中，第一托板21和第二托板22可以一起作X向平移运动，例如二者通过桥接件连为整体。

在另外的实施例中，第一托板21和第二托板22可以相互独立地作X向平移运动，例如二者分别配置X向平移动力单元；基于该方案，第一托板21与第二托板22的X向位置可分别调节，生产灵活性更高，适应性更好，尤其地，对于较长或较短的样板，可以通过第一托板21和第二托板22位置的调整，不仅能更稳定、可靠地托住样板，而且也能使样板顺利地掉落至样板收集区中，以及能将切断后的样板调整至远离切割头11，避免样板翻转时对切割头11造成损伤。

因此，本实施例提供的板材取样装置可以满足各种规格的样板的取样操作。

对于托板组的X向平移运动，相应地配置X向导轨，第一托板21和第二托板22滑设在该X向导轨上；该X向导轨可设置在上述外框架4上。

在其中一个实施例中，上述第一托板21和/或第二托板22采用皮带轮结构，皮带轮结构包括承托皮带、带轮和皮带驱动单元，承托皮带用于承托板材；其中，上述皮带轮结构构成为模块结构，可以整体地进行摆动运动以及平移运动；其中，优选地，皮带驱动单元可以驱动承托皮带正转和反转。在该方案中，托板除了承托作用外，还具有输送板材的作用，对于较长或较短的样板，上述第一托板21/第二托板22可以调整样板的位置，不仅能更稳定、可靠地托住样板，而且也能使样板顺利地掉落至样板收集区中，以及能将切断后的样板调整至远离切割头11，避免样板翻转时对切割头11造成损伤。

在其中一个实施例中，上述第一托板21和/或第二托板22具有磁吸功能，例如上述承托皮带采用磁力皮带；基于该设计，托板可以借助磁力吸附住板材，可以防止板材切断后由于断口处应力释放而导致板材回弹进而出现撞到切割头11等情况，配合上述压板使用可达到更好的防止板材回弹效果。

在其中一个实施例中，如图1，在所述样板收集区设有样板收集槽3，通过该样板收集槽3收集样板。进一步地，在所述样板收集区还设有送样轨道，所述样板收集槽3活动设置在所述送样轨道上，从而可将样板输出以便于后续检测等，该送样轨道优选为与板材运行方向垂直。

优选地，如图1，所述样板收集槽3的槽口呈向上渐扩的喇叭口形状，可以更好地承接样板，避免样板掉入槽外。

优选地，如图1，该板材取样装置还包括入口输送单元5和出口输送单元6，所述入口输送单元5和所述出口输送单元6分列于所述托板组的上下游，用于将板材输送到切割区域或从切割区域输出。输送单元可以采用辊道、滚盘、输送皮带中的一种或多种。输送单元可以配置编码器，能够对板材进行初步定位。

进一步地，如图1，所述入口输送单元5和/或所述出口输送单元6配置有板材监测机构，所述板材监测机构包括用于对板材进行计长的计长模块71、用于检测板材端部位置的端部检测模块72以及视觉检测模块73中的至少一种。其中，计长模块71可以采用编码器计长方式；端部检测模块72可以采用对射式光电开关、漫反射式光电开关或接近开关中的一种或多种；视觉检测模块73可以采用普通相机、高速相机或其他视觉识别系统中的一种或多种，当板材头部经过时，通过视觉识别的方式可以对板头进行精确定位，另外，还可通过视觉检测模块73识别板头的偏转角，保证切割直角度。

其中，优选为入口输送单元5和所述出口输送单元6均配置有板材监测机构；板材监测机构优选为同时包括计长模块71、端部检测模块72和视觉检测模块73。

本发明实施例还提供上述板材取样装置的使用方法，包括：

需要对板材头部取样时，使所述第一托板21和所述第二托板22均处于承托位，进行板材切割操作，在板材头部取样切断后，所述第二托板22摆下，使样板掉入下面的样板收集区；

需要对板材尾部取样时，使所述第一托板21和所述第二托板22均处于承托位，进行板材切割操作，在板材尾部取样切断后，所述第一托板21摆下，使样板掉入下面的样板收集区。

基于板材取样装置的一些具体结构，上述取样过程中还有一些相应地操作，例如，在切割完成后，使切割头11缩回，使压板抬起等。

切割过程中，优选地，切割头11不产生X方向上的位移，而沿Y轴的移动轨迹与视觉检测模块73识别到的钢板头部边缘保持平行，避免因钢板跑偏造成切斜等情况。

进一步地，上述使用方法还包括：

将板材输送至板材取样装置处，使所述第一托板21和所述第二托板22均处于承托位，进行板材切割操作，以完成板材的定尺分切操作。

其中，基于出口输送单元6配置有板材监测机构，优选地，其端部检测模块72包括多组端部检测元件，其中，当断口跟踪位置经过时，若各端部检测元件同时通光，判定板材已被切断，否则判定板材未被切断，因此准确性较高；优选地，端部检测元件的数量不少于3个。进一步地，若判定板材未被切断，此时使板材断口位置退回到切割头11下方，重新定位后再次切割。

进一步地，上述使用方法还包括：

在进行切割前，对板材进行定位，具体地，采用主线输送通道(入口输送单元5及出口输送单元6)对板材进行初步定位，再使切割设备1沿X向平移进行精确定位，通过这种二级定位的方式，保证板材定位精度。

其中，优选地，通过主线输送通道与托板组联合传动来输送板材，将板材的目标切割位置输送到切割设备1下方，并将定位误差控制在切割设备1的X向可移动形程范围内。进一步地，在初步定位过程中，数控系统对板材位置(例如板材头部位置)进行实时跟踪，等初步定位以后，切割设备1根据板材实际位置，沿X向移动，进行精确定位。

进一步地，根据具体工况，对上述定位过程说明如下：

(1)板材定尺分切/头部取样切割

当入口侧的端部检测模块72检测到板材头部位置时，入口侧的计长模块71中的被动轮立即压下、与板材进行滚动接触，同时该计长模块71中的计长编码器开始计长。当板头到达入口侧的视觉检测模块73下方时，视觉检测模块73对板头拍照，同时记录拍照瞬间计长编码器的绝对值K，以此作为基准，根据计长编码器的后续计长值，判断板头的实际位置。

当完成板材初步定位以后，数控系统根据跟踪的板头实际位置，调节切割设备1在X向上的位置，使理论切割位置与切割头11的实际切割位置重合。

视觉检测模块73对板头拍照后，也可识别板头与机组中心线之间的相对夹角，在切割时进行相应的角度补偿，即可保证切割断口的直角度。

(2)板材尾部取样切割

当出口侧的端部检测模块72检测到板材头部位置时，出口侧的计长模块71中的被动轮立即压下、与板材进行滚动接触，同时该计长模块71中的计长编码器开始计长。当板头到达出口侧的视觉检测模块73下方时，视觉检测模块73对板头拍照，同时记录拍照瞬间计长编码器的绝对值K，以此作为基准，根据计长编码器的后续计长值，判断板头的实际位置，再根据板材的板长，可以知道板材尾部的位置。

当完成板材初步定位以后，数控系统根据跟踪的板材尾部实际位置，调节切割设备1在X向上的位置，使理论切割位置与切割头11的实际切割位置重合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板材取样装置，其特征在于：包括板材切割单元和托板组，在所述托板组的下方设有样板收集区，所述托板组包括沿板材运行方向依次布置的第一托板和第二托板，两块托板均可转动地布置在所述板材切割单元的下方，两块托板分别连接有摆动驱动机构从而均具有适于承托板材的承托位以及相对于承托位下摆的避让位，其中，所述第一托板的下摆方向为逆时针方向，所述第二托板的下摆方向为顺时针方向。

2.如权利要求1所述的板材取样装置，其特征在于：所述板材切割单元的作用位置位于所述第一托板与所述第二托板之间。

3.如权利要求2所述的板材取样装置，其特征在于：所述板材切割单元包括切割设备以及用于驱动所述切割设备在水平面内活动的水平驱动机构；所述托板组还包括用于驱动两块托板相对于所述切割设备进行X向随动的随动驱动机构。

4.如权利要求1所述的板材取样装置，其特征在于：所述第一托板和/或所述第二托板采用带传动的皮带轮结构。

5.如权利要求1所述的板材取样装置，其特征在于：在所述样板收集区设有样板收集槽。

6.如权利要求5所述的板材取样装置，其特征在于：在所述样板收集区还设有送样轨道，所述样板收集槽活动设置在所述送样轨道上。

7.如权利要求1所述的板材取样装置，其特征在于：还包括入口输送单元和出口输送单元，所述入口输送单元和所述出口输送单元分列于所述托板组的上下游。

8.如权利要求7所述的板材取样装置，其特征在于：所述入口输送单元和/或所述出口输送单元配置有板材监测机构，所述板材监测机构包括用于对板材进行计长的计长模块、用于检测板材端部位置的端部检测模块以及视觉检测模块中的至少一种。

9.如权利要求1至8中任一项所述的板材取样装置的使用方法，其特征在于，包括：

需要对板材头部取样时，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材切割操作，在板材头部取样切断后，所述第二托板摆下，使样板掉入下面的样板收集区；

需要对板材尾部取样时，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材切割操作，在板材尾部取样切断后，所述第一托板摆下，使样板掉入下面的样板收集区；

需要对板材进行定尺分切时，将板材输送至板材取样装置处，使所述第一托板和所述第二托板均处于承托位，进行板材的定尺分切操作。

10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，还包括：

在进行切割前，对板材进行定位，其中，采用主线输送通道对板材进行初步定位，再使所述板材切割单元中的切割设备沿X向平移进行精确定位。